Расчет и конструирование безраскосной фермы покрытия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БЕЗРАСКОСНОЙ ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ

Учебно-методическое пособие

Минск

БНТУ

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БЕЗРАСКОСНОЙ ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ

Учебно-методическое пособие по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»

для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»

Рекомендовано учебно-методическим объединением

всфере высшего образования Республики Беларусь

вобласти строительства и архитектуры

Минск

БНТУ

2013

1

УДК 624.012.2.04 ББК 38.756я7

Р24

Авторы:

В. В. Гринёв, В. Ф. Зверев, Т. М. Пецольд, И. В. Даниленко, Е. Л. Коршун, Н. П. Кульша, А. Н. Ловыгин, В. В. Латыш, Г. Г. Мадалинский, Н. А. Рак, В. И. Смех, А. Е. Шилов, А. А. Хотько, Ф. П. Босовец, С. М. Коледа

Рецензенты:

А. Н. Жабинский, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой «Металлические и деревянные конструкции», БНТУ

Расчет и конструирование безраскосной фермы покрытия : учебноР24 методическое пособие по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство» / В. В. Гринёв [и др.]. –

Минск : БНТУ, 2013. – 45 с. ISBN 978-985-550-332-4.

В учебно-методическом пособии приведены краткое описание используемых ферм покрытия, которые применяются при проектировании промышленных и общественных зданий. Выполнен расчет безраскосной железобетонной фермы покрытия.

Вопросы расчета и конструирования изложены в соответствии с нормами проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНБ 5.03.01–2002 (гармонизированными с европейскими нормативными документами).

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Предварительно напряженные железобетонные фермы являются основными несущими конструкциями покрытий промышленных и гражданских зданий. До настоящего времени продолжается совершенствование конструктивных решений ферм. Очертаниефермзависитотназначениясооружения, типакровли.

Схемы основных типов железобетонных ферм и их транспортировка приведены на рис. 1.1–1.3.

Рис. 1.1. Схемы раскосных стропильных ферм:

а – для плоской кровли; б – арочные с верхним поясом криволинейного очертания; в – арочные из двух половин

4

Взависимости от очертания верхнего пояса ферм в настоящее время выпускаются три основных типа ферм:

а) сегментная раскосная ферма, у которой верхний пояс представляет собой ломаную линию, образованную из отрезков прямых, вписанных в какую-либо правильную кривую (дугу окружности, параболу и др.);

б) арочная раскосная ферма, у которой верхний пояс имеет криволинейное(арочное) очертание, анижний– прямолинейное; в) полигональные раскосные фермы с параллельными поясами или с малым уклоном верхнего пояса трапециевидного

очертания, или с ломаным нижним поясом.

Решетка ферм может быть раскосной с восходящими и нисходящими раскосами, треугольной, треугольной с дополнительными стойками, комбинированной, безраскосной. Геометрическая неизменяемость безраскосных ферм обеспечивается жесткостью узлов.

Взависимости от степени заводской готовности, условий изготовления и транспортирования фермы могут быть цельными или расчлененными на части. Фермы делятся на составные, состоящие из двух половин; блочные, состоящие из крупноразмерных блоков, из блоков и отдельных (линейных) элементов или из одних линейных элементов.

При членении ферм на отдельные блоки или линейные элементы повышается расход стали за счет закладных деталей

инакладок в стыках, увеличивается трудоемкость работ. Более целесообразно готовить ферму цельной. Необходи-

мость членения ферм на сборные элементы возникает при больших пролетах ферм (более 24 м), при отсутствии кранов необходимой грузоподъемности или транспортных средств.

Принимаютсяследующиегабаритныеразмеры: высотаферм – 1/7...1/9 пролета; длина панелей верхнего пояса: сегментных и полигональных ферм – 3 м, при таком размере передача нагрузки крупноразмерных плит покрытия осуществляется в узлах фермы и, следовательно, исключается местный изгиб верхнего пояса, арочных – 4,5...6 м; ширина сечения верхнего и ниж-

6

него поясов – 200...300 мм (при шаге ферм 6 м), 300...350 мм (при шаге ферм 12 м); ширина сечения элементов решетки – менее ширины поясов при закладной решетке или равна ширине поясов при бетонировании решетки вместес поясами.

В арочных фермах верхний пояс имеет форму пологой кривой и работает как система, состоящая из нескольких пологих арок. Оси этих арок не совпадают с прямыми, соединяющими соседние узлы, и в панелях верхнего пояса возникает разгружающий момент, что обеспечивает хорошую работу верхнего пояса на внеузловую нагрузку. Это позволяет в арочных фермах панели верхнего пояса принимать длиной до 6 м, а решетку создавать разреженной.

Сегментные фермы по статической работе приближаются к арочным фермам, а прямолинейность элементов верхнего пояса упрощает изготовление опалубочных форм. Однако в панелях верхнего пояса сегментных ферм возникают значительно большие изгибающие моменты, чем в арочных. Поэтому в них длина панелей верхнего пояса, какправило, не превышает3 м.

Для ферм применяются следующие материалы: бетон классов С25/30 и С30/37; арматура – для нижнего пояса напрягаемая нескольких видов: из канатов S1200 и S1400, стержней классов S800, высокопрочной проволоки d = 6, 7 и 8 мм; для верхнего пояса и элементов решетки – ненапрягаемая арматура в виде сварных каркасов.

Растянутые элементы решетки при значительных усилиях (более 500 кН) рекомендуется выполнять предварительно напряженными.

Сборные железобетонные предварительно напряженные фермы служат основным видом стропильных конструкций для строительства одноэтажных производственных зданий с разными пролетами, особенно с пролетами длиной 24 и 30 м.

Наиболее рациональное очертание верхнего пояса в отношении статической работы имеют сегментные и арочные фермы, так как усилия в элементах решетки таких ферм невелики, а в поясах усилия по длине пролета изменяютсянезначительно.

7

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЕЗРАСКОСНОЙ ФЕРМЫ L = 24 М

Рассчитать предварительно напряженную ферму L = 24 м для двухпролетного промышленного здания пролетами 18 и 24 м, поперечный разрез которого изображен на рис. 2.1.

Рис. 1. Поперечный разрез промышленного здания

Определение нагрузок на 1 м2 покрытия

8

Окончание табл. 1

Исходные данные для проектирования

Рис. 2. Опалубочный чертеж предварительно напряженной безраскосной фермы покрытия

9